проектирование ТГ

59

деление эквивалентной машины как проекцию полуокружности ротора pD2/2 на поперечную ось q.

Расчетную площадь сечения реальных зубцов ротора определяют как про-

екции сечений всех зубцов одного полюсного деления на поперечную ось q.

Определим вначале проекции ширины пазов полюсного деления на попе-

речную ось. Проекция окружности необмотанной части ротора (большого зубца)

на поперечную ось (рис. 14)

С достаточной степенью точности можно считать, что проекция ширины пазов на поперечную ось равна

Проекция на поперечную ось q толщин всех зубцов, включая большой, на полюс-

ном делении равна диаметру ротора за вычетом проекции ширины всех пазов:

ПZ=D2 – ПШП = D2 – bП2×kШП. (104)

Как сказано выше, расчет магнитной цепи начинают с определения сечения каждого участка магнитной цепи. Далее описан порядок расчета этих сечений.

Зубцы ротора по высоте имеют разную ширину и соответственно разные площади

61

Площадь сечения немагнитного зазора на полюсном делении эквивалентной явнополюсной машины определяют по среднему диаметру немагнитного зазора

D2+d. Расчетную длину машины с учетом выпучивания магнитного поля из зазора

по торцам статора принимают на два зазора больше полной длины статора.

С учетом этих замечаний расчетную площадь сечения немагнитного зазора на по-

люсном делении эквивалентной явнополюсной машины находят по формуле

где kγ – поправочный коэффициент, учитывающий при расчете магнитной индук-

ции, что в реальной машине форма магнитного поля в зазоре близка к равнобокой трапеции. Если считать, что магнитный поток первой гармоники поля равен пото-

ку формы равнобокой трапеции, то можно принять

где D0 – диаметр центрального отверстия в бочке ротора, которое высверливается для контроля качества поковки. Обычно диаметр отверстия принимают

D0=(0,1¸0,12)×D2. (116)

Таким образом, после определения площадей сечений пяти участков маг-

нитной цепи можно найти магнитные индукции и рассчитать магнитные напря-

жения участков при холостом ходе для заданного магнитного потока, т.е. рассчи-

тать характеристику холостого хода.

2.10. Характеристика холостого хода

Характеристика холостого хода определяется расчетом магнитной цепи для различных значений магнитного потока в немагнитном зазоре и представляет со-

62

бой зависимость ЭДС обмотки статора Е10 от МДС обмотки возбуждения (обмот-

ки ротора) F2

Е10=f(F2).

МДС определяется по формуле (96) как сумма магнитных напряжений от-

дельных участков магнитной цепи, рассчитанных на один полюс.

Магнитное напряжение немагнитного зазора между статором и рото-

не только размером зазора, но и зубчатостью статора и ротора, наличием венти-

ляционных каналов в сердечнике статора, рифлением бочки ротора, ступенчато-

стью крайних пакетов сердечника статора, срезами зубцов ротора перед отвер-

где t2=p×D2/Z′2.

Наличие большого зубца на роторе учитывается в формуле (121) умножени-

ем на γ/2.

Коэффициент, учитывающий радиальные вентиляционные каналы сердеч-

ника статора,

63

Коэффициент, учитывающий рифление поверхности ротора,

где tР – шаг рифления; bР – ширина рифления канавки (рис. 15) (ширину канавки можно принять от 6 мм до 0,5 tР).

Рис. 15. Рифление поверхности ротора В турбогенераторах с косвенным охлаждением шаг рифления обычно при-

нимают равным 12 мм. В машинах с самовентиляцией обмотки возбуждения шаг рифления tР принимают в соответствии с конструкцией системы самовентиляции.

Предварительно его можно принять tР≈ 25÷30 мм.

Коэффициент, учитывающий ступенчатость крайних пакетов сердечника статора,

В турбогенераторах с многоструйной самовентиляцией обмотки возбужде-

ния при непосредственном водородном охлаждении коронки зубцов ротора сре-

зают перед отверстиями в клиньях пазов для забора и выпуска газа, что приводит к увеличению зазора в этих местах и увеличению магнитного сопротивления. В

расчете магнитной цепи это учитывается коэффициентом

Магнитное напряжение зубцов статора. Расчет ведут по одному сечению на 1/3 высоты от узкого основания зубца (от коронки зубца). Магнитная индукция в расчетном сечении зубца статора

ВZ1/3=Ф/sZ1/3. (128)

Напряжённость магнитного поля в зубцах статора находят по табл. 14, 15, 16 или по рис. 16, 17, 18 в зависимости от марки стали и величины магнитной ин-

дукции ВZ1/3. Если полученное по формуле (128) значение магнитной индукции в зубцах ВZ1/3≤1,8 Тл для горячекатаной стали и для холоднокатаной поперек про-

ката, а для холоднокатаной вдоль проката ВZ1/3≤2 Тл, то напряженность магнитно-

го поля находят по табл. 14, 15 или 16 для соответствущей стали. Если магнитная индукция в зубцах превосходит указанные значения, то следует учесть, что за счет насыщения стали зубца магнитная проницаемость стали уменьшается, а маг-

нитное сопротивление увеличивается и становится соизмеримым с магнитным сопротивлением воздуха. Из-за этого часть магнитного потока ответвляется в паз.

Таким образом, магнитный поток при насыщении стали проходит через зубцовый слой двумя параллельными путями: через зубцы и через пазы параллельно зуб-

цам. Коэффициент, учитывающий ответвление потока в пазы,

65

Напряженность магнитного поля в этом случае определяют по кривым рис. 16, 17, 18 для соответствующей стали и для кажущейся магнитной индукции, най-

денной по формуле (128), и коэффициенту кП1/3. Для холоднокатаной стали следу-

ет учесть направление проката.

Магнитное напряжение зубцов статора определяют как произведение на-

пряженности магнитного поля на высоту паза (зубца) статора

Магнитное напряжение ярма статора. Картина распределения магнитно-

го поля в ярме сердечника статора является достаточно сложной. Она зависит от характера распределения магнитного поля в зазоре, магнитной проницаемости стали, размеров ярма и других факторов. Точный расчет магнитного напряжения ярма является сложным и трудоемким. Ниже приводится приближенный расчет с некоторыми поправочными коэффициентами по средней магнитной индукции на нейтральной линии между полюсами (по поперечной оси q)

По табл. 16 для В′а1 определяют расчетную напряженность магнитного поля

H′a1. Расчетная средняя длина индукционных магнитных линий ярма статора

66

67

Рис.16. Кривые намагничивания листовой горячекатаной электротехнической стали марок 1511, 1512, 1513 для зубцов статора

68

Таблица 15

Кривая намагничивания листовой холоднокатаной стали марки 3413 поперек проката